Σύνοψη
- Η Shield AI ενσωματώνει το ιστορικό ακροφύσιο μεταβλητής κατεύθυνσης ώσης AVEN, το οποίο αναπτύχθηκε στα 90s, στο νέο αυτόνομο μαχητικό X-BAT.
- Η τεχνολογία Vertical Takeoff and Landing (VTOL) καθιστά τους παραδοσιακούς αεροδιαδρόμους περιττούς, αυξάνοντας δραματικά την επιβιωσιμότητα των αεροσκαφών στο έδαφος.
- Σε συνεργασία με την GE Aerospace, το σύστημα AVEN προσαρμόστηκε στον κινητήρα F110-GE-129E, παρέχοντας τον απαραίτητο μικρομετρικό έλεγχο κατά την κάθετη απογείωση και προσγείωση.
- Η τεχνητή νοημοσύνη Hivemind επιτρέπει στο X-BAT να επιχειρεί αυτόνομα, ακόμη και σε περιβάλλοντα όπου το GPS και οι επικοινωνίες παρεμβάλλονται έντονα, με την έναρξη παραγωγής να προγραμματίζεται για το τέλος της δεκαετίας.
Η αεροπορική βιομηχανία ενσωματώνει διαρκώς τεχνολογικές καινοτομίες που μεταβάλλουν ριζικά τον τρόπο με τον οποίο διεξάγονται οι σύγχρονες στρατιωτικές επιχειρήσεις, ωστόσο η ανάπτυξη νέων πλατφορμών συχνά απαιτεί την επιστροφή σε εξαιρετικά δοκιμασμένες μηχανικές λύσεις του παρελθόντος. Η Shield AI, μια εταιρεία αμυντικής τεχνολογίας με εξειδίκευση στα αυτόνομα συστήματα, ανακοίνωσε πρόσφατα την επιτυχή ενσωμάτωση του συστήματος κατευθυνόμενης ώσης AVEN (Axisymmetric Vectoring Exhaust Nozzle) στο υπό ανάπτυξη αυτόνομο αεριωθούμενο μαχητικό της, το X-BAT.
Το συγκεκριμένο ακροφύσιο, το οποίο σχεδιάστηκε αρχικά από την GE Aerospace τη δεκαετία του 1990 για τον πειραματικό εξοπλισμό των μαχητικών F-16 στο πλαίσιο του προγράμματος MATV (Multi-Axis Thrust Vectoring), αποτελεί τον απόλυτο μηχανικό κρίκο που επιτρέπει στο X-BAT να πραγματοποιεί κάθετη απογείωση και προσγείωση, ανεξαρτητοποιώντας το πλήρως από τις ευάλωτες υποδομές των παραδοσιακών αεροδρομίων. Η συγκεκριμένη προσέγγιση καταδεικνύει την τάση της βιομηχανίας να ενώνει ενοποιημένο hardware προηγούμενων δεκαετιών, το οποίο έχει ήδη πιστοποιηθεί πτητικά, με υπερσύγχρονο λογισμικό τεχνητής νοημοσύνης, μειώνοντας δραματικά τόσο τον χρόνο ανάπτυξης όσο και το τεχνικό ρίσκο που παραδοσιακά συνοδεύει τον σχεδιασμό ενός συστήματος πρόωσης από το μηδέν.
Τι είναι το Shield AI X-BAT και πώς λειτουργεί το σύστημα κάθετης απογείωσης;
Το X-BAT είναι ένα αυτόνομο αεριωθούμενο μαχητικό της Shield AI που χρησιμοποιεί το ακροφύσιο κατευθυνόμενης ώσης AVEN και τον κινητήρα F110-GE-129E της GE Aerospace. Το σύστημα επιτρέπει κάθετη απογείωση και προσγείωση (VTOL) κατευθύνοντας τα καυσαέρια πολυκατευθυντικά προς τα κάτω, καταργώντας την ανάγκη για παραδοσιακούς αεροδιαδρόμους και προσφέροντας πρωτοφανή επιχειρησιακή ευελιξία.
Το αρχικό θεμελιώδες ερώτημα που κλήθηκαν να απαντήσουν οι μηχανικοί αεροσκαφών στις αρχές της δεκαετίας του 1990 αφορούσε τη δυνατότητα του ίδιου του κινητήρα να αυξήσει δραματικά την ευελιξία ενός αεροσκάφους κατά τη διάρκεια αερομαχιών υψηλών απαιτήσεων. Μέχρι εκείνη τη χρονική συγκυρία, τα στρατιωτικά αεροσκάφη βασίζονταν σχεδόν αποκλειστικά στις συμβατικές αεροδυναμικές επιφάνειες, όπως τα πηδάλια κλίσης και διεύθυνσης, η αποτελεσματικότητα των οποίων μεταβάλλεται άρδην ανάλογα με την ταχύτητα και τις επικρατούσες συνθήκες λειτουργίας. Η λύση που προκρίθηκε ήταν η κατευθυνόμενη ώση, δηλαδή η ικανότητα επανακατεύθυνσης της ροής των καυσαερίων του κινητήρα, με τα πρώτα δισδιάστατα ορθογώνια ακροφύσια να παρουσιάζουν σημαντικούς περιορισμούς, καθώς επέτρεπαν την κατεύθυνση της ώσης μόνο σε έναν άξονα, ενώ ταυτόχρονα προσέθεταν υπερβολικό βάρος και περιέπλεκαν απίστευτα τις διαδικασίες συντήρησης.
Η GE Aerospace προσέγγισε το ζήτημα εντελώς διαφορετικά αναπτύσσοντας το AVEN, το οποίο διατήρησε την αξονικά συμμετρική ροή του κινητήρα επιτρέποντας παράλληλα την πολυκατευθυντική μεταβολή της ώσης χωρίς να θυσιάζεται η ενεργειακή αποδοτικότητα. Το σύστημα δοκιμάστηκε εκτενώς στην αεροπορική βάση Edwards της Καλιφόρνια, συγκεντρώνοντας 87 ώρες αυστηρών δοκιμών εδάφους και 135 ώρες πτήσης μέσα σε 95 προγραμματισμένες εξόδους, αποδεικνύοντας έμπρακτα ότι ένα αξονικά συμμετρικό ακροφύσιο μπορεί να προσφέρει εξαιρετικά αξιόπιστη απόδοση σε ολόκληρο τον φάκελο πτήσης του αεροσκάφους. Σήμερα, η Shield AI επαναφέρει αυτό το αδρανές υλικό απευθείας από τις αποθήκες, συνεργαζόμενη στενά με την ομάδα Edison Works της GE Aerospace, προκειμένου να το ενσωματώσει στον σύγχρονο κινητήρα F110, μετατρέποντας το ακροφύσιο από απλό εργαλείο αεροδυναμικής ευελιξίας στο πρωτεύον σύστημα ελέγχου πτήσης κατά την κρίσιμη φάση της κάθετης αιώρησης του X-BAT.
Γιατί η ικανότητα VTOL θεωρείται απαραίτητη προϋπόθεση επιβιωσιμότητας στο σύγχρονο πεδίο μάχης;
Οι παραδοσιακοί αεροδιάδρομοι αποτελούν εξαιρετικά ευάλωτους στατικούς στόχους, γεγονός που αναγκάζει τα σύγχρονα αεροσκάφη να αναζητούν εναλλακτικές μεθόδους ανάπτυξης. Η ικανότητα VTOL επιτρέπει τη διασπορά των αυτόνομων αεροσκαφών σε πλοία, απομακρυσμένες νησιωτικές βάσεις και αυτοκινητόδρομους, αυξάνοντας κατακόρυφα την επιβιωσιμότητα στο έδαφος και καθιστώντας τον εντοπισμό τους εξαιρετικά δύσκολο για τα εχθρικά συστήματα.
Οι αναλυτές παρατηρούν σταθερά ότι περισσότερα αεροσκάφη καταστρέφονται οριστικά καθηλωμένα στο έδαφος παρά κατά τη διάρκεια εναέριων εμπλοκών, καθώς οι σταθερές αεροπορικές υποδομές είναι πλέον πολύ ευκολότερο να στοχοποιηθούν μέσω πυραυλικών συστημάτων ακριβείας μεγάλης εμβέλειας. Η αμυντική βιομηχανία δαπάνησε τις τελευταίες τρεις δεκαετίες επενδύοντας αμύθητα κεφάλαια στην ανάπτυξη αεροσκαφών τεχνολογίας stealth για τη βελτίωση της επιβιωσιμότητας ψηλά στον αέρα, παραβλέποντας ωστόσο τη δομική ευπάθεια που παρουσιάζουν αυτά τα συστήματα όταν βρίσκονται σταθμευμένα στις γνωστές βάσεις τους. Η κάθετη απογείωση και προσγείωση δεν είναι απλώς ένα εντυπωσιακό τεχνικό πλεονέκτημα, αλλά ο απόλυτος θεμελιώδης παράγοντας που εξασφαλίζει τη συνεχή κινητικότητα και την απρόσκοπτη προβολή αεροπορικής ισχύος από μη συμβατικές ή εντελώς απρόβλεπτες τοποθεσίες.
Η αυστηρή απαίτηση για ένα αεροσκάφος που θα μπορεί να απογειώνεται κατακόρυφα, διατηρώντας ωστόσο ανέπαφη την ταχύτητα, την επιχειρησιακή εμβέλεια και το ωφέλιμο φορτίο μιας κλασικής τακτικής πλατφόρμας κρούσης, κατέστησε τον σχεδιασμό του συστήματος πρόωσης τη μεγαλύτερη τεχνική πρόκληση του προγράμματος. Κατά τη διάρκεια αυτών των κάθετων ελιγμών, οι απαιτήσεις που εγείρονται για το ακροφύσιο διαφοροποιούνται πλήρως από εκείνες της οριζόντιας πτήσης, απαιτώντας αστραπιαίες και μικρομετρικά ακριβείς κινήσεις ελέγχου για τη διατήρηση της σωστής κλίσης. Η 360 μοιρών κατευθυνόμενη ώση του AVEN προσφέρει ακριβώς αυτή την απαιτούμενη προωστική ευελιξία, επιτρέποντας στον κινητήρα να λειτουργήσει πρακτικά ως το απόλυτο ηλεκτρονικό σύστημα σταθεροποίησης ενάντια στη βαρύτητα.
Η συνέργεια του συστήματος AVEN με την τεχνητή νοημοσύνη Hivemind
Το X-BAT αξιοποιεί την τεχνητή νοημοσύνη Hivemind της Shield AI για την αυτόνομη εκτέλεση αποστολών και τη λήψη αποφάσεων. Το λογισμικό αναλαμβάνει την πολύπλοκη διαχείριση της ώσης διασφαλίζοντας απόλυτη σταθερότητα κατά την κάθετη πτήση, ενώ επιτρέπει τον συντονισμό σμηνών (swarms) ακόμη και σε γεωγραφικές ζώνες όπου το σήμα GPS δέχεται εσκεμμένες ηλεκτρονικές παρεμβολές.
Η φυσική αναβίωση του AVEN δεν εξαντλείται στη στείρα μηχανική επαναφορά ενός μεταλλικού υλικού της δεκαετίας του 1990, αλλά λειτουργεί ως ο στιβαρός καμβάς πάνω στον οποίο εφαρμόζονται οι πλέον σύγχρονες τεχνικές ελέγχου πτήσης μέσω τεχνητής νοημοσύνης. Το σύστημα που σχεδιάστηκε πολύ καιρό πριν για να προσφέρει απλώς βελτιωμένη ευελιξία, καλείται τώρα να αναλάβει τον ρόλο του αποκλειστικού συστήματος ελέγχου, ανακατευθύνοντας αδιάκοπα την ώση με κλάσματα δευτερολέπτου απόκριση που το αρχικό πρόγραμμα δεν είχε ποτέ την ανάγκη να αξιολογήσει. Η καινοτόμος προσέγγιση της Shield AI εστιάζει στο γεγονός ότι πολλά σύγχρονα μαχητικά παράγουν ήδη πολλαπλάσια ανυψωτική δύναμη από το ίδιο τους το βάρος, καταναλώνοντας συνήθως αυτή την ενέργεια για την επιτάχυνση στους μεγάλους διαδρόμους.
Αντιθέτως, το X-BAT αξιοποιεί τη δύναμη του μετακαυστήρα αποκλειστικά για την κατακόρυφη εκτόξευση, ενώ η τεχνητή νοημοσύνη Hivemind της εταιρείας αναπροσαρμόζει τις παραμέτρους λειτουργίας χιλιάδες φορές το δευτερόλεπτο για να διασφαλίσει τη σταθερή ανύψωση και κατόπιν την απόλυτα ελεγχόμενη κάθοδο κατά την προσγείωση. Οι πρόσφατες επιτυχημένες δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στις εγκαταστάσεις της Peebles Test Operation της GE Aerospace πιστοποίησαν την άρτια ολοκλήρωση και λειτουργία του ακροφυσίου, του κινητήρα και των ενεργοποιητών ως ένα ενιαίο, αδιάσπαστο προωστικό σύστημα, ανοίγοντας οριστικά τον δρόμο για τις επερχόμενες κάθετες πτητικές δοκιμές. Ο τελικός στόχος παραμένει η μαζική παραγωγή της πλατφόρμας μέχρι τα τέλη της τρέχουσας δεκαετίας, οπότε και αναμένεται να αλλάξει η αρχιτεκτονική των παγκόσμιων αεροπορικών στόλων.
